[发明专利]一种纤维增强复合材料的回收方法

说明书

本发明公开了一种纤维增强复合材料的回收方法，将纤维增强复合材料通过有机催化剂催化氧化使得热固性环氧树脂解聚成热塑性线性大分子并快速溶解于有机溶剂中，从而分离回收纤维材料和热塑性聚合物，本发明具有降解条件温和、工艺操作简单、三废量少，环境友好等优点，是一种绿色回收纤维增强复合材料的方法。

技术领域

本发明涉及纤维增强复合材料降解回收技术领域，特别涉及一种纤维增强复合材料的回收方法。

背景技术

碳纤维属高新技术、高附加值产品，具有其他材料不可比拟的优异性能，自商品化以来，应用范围己从最初的航空航天、军事部门逐渐向民用领域渗透，目前己扩展到整个工业民用的多种领域。

碳纤维复合材料废弃物是碳纤维、碳纤维预浸料及碳纤维复合材料废弃物的总称。随着碳纤维复合材料日益深入人们的生活，碳纤维制品逐渐增多，碳纤维复合材料废弃物的处理日渐成为一个不可避免的问题。现在碳纤维复合材料的加工工艺全部为热固成型工艺，所有碳纤维制品一旦报废将无法像其他热塑性复合材料一样回收利用。在未来，碳纤维复合材料的废料处理及回收利用也将成为碳纤维行业研究的一个主要方向。目前，国内外纤维增强复合材料回收方法的研究主要是针对非可降解型热固性树脂基复合材料垃圾废物，有填埋法、焚烧法、粉碎法、热处理法和化学法。填埋法和焚烧将逐渐被禁止。粉碎法就是通过切割、研磨手段，将复合材料垃圾废物破碎成不同颗粒大小的回收料，用作低价值的填充料，该法不能充分发挥碳纤维的优异性能，也将被淘汰。

热处理法包括焚化、热裂解、流化床和水泥窑等方法，这类方法的共同之处在于：将复合材料垃圾废物中的有机质组份(30-40％)在500-950℃高温条件下气化，同时回收能源。其中，水泥窑法还可将无机质组份(60-70％)转化成水泥制造需要的原料；热裂解法和流化床法可以分离回收纤维材料，回收的玻璃纤维用于制造玻璃，回收的碳纤维表面常常残留有焦炭，且力学性能下降，仅有原碳纤维丝的70-80％，极大地影响其再利用价值。化学法包括溶剂解法、酸消化法、碱水解法、催化解聚法和氧化降解法等，这类方法的特点是：使用高温高压的溶剂(超临界、亚临界或近临界水、甲醇、乙醇、丙醇等)、高浓度强氧化性酸(8-12N的浓硝酸)、强碱、强腐蚀性试剂(苯酚)或强氧化剂等，通过化学反应，将高度交联的有机高分子组份降解，实现纤维增强材料的分离回收。其中，目前溶剂解法还在实验室试验阶段，需要高温高压条件，设备要求极高，难以实现产业化规模的操作；其他的化学法都对设备和操作环境的要求苛刻，生产效率低下，且产生大量的二次污染源，不适合于工业化操作。可见，以上各种回收方法都有不可回避的缺点，距工业化要求还存在很多问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有纤维增强材料分离回收技术中存在的诸多问题，本发明提供一种纤维增强复合材料的回收方法解决上述问题。

为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：

一种纤维增强复合材料的回收方法，所述纤维增强复合材料通过有机催化剂催化氧化使得热固性树脂氧化溶解于有机溶剂中，从而分离回收纤维材料，包括如下步骤：

步骤1：将纤维增强复合材料破碎成3-5cm的复合材料碎片；

步骤2：将纤维增强复合材料碎片投入到装有有机催化剂、有机溶剂的反应容器中，先升温至80-140℃预热0.5-5小时使得复合材料在有机溶剂中完全展开；

步骤3：向反应容器中加入一定量氧化剂并反应2-12小时，使热固性环氧树脂完全解聚为低分子量热塑性聚合物并快速溶解于有机溶剂中；

步骤4：当纤维复合材料中环氧树脂完全解聚并溶解后，离心分离出含热塑性聚合物的二次溶液，经物理化学手段分离后，回收降解液可直接套用，分离出的热塑性聚合物同时具有优良的物化性能；

步骤5：离心机内游离的纤维进一步水洗、离心分离、烘干，得到高值化的回收纤维。